JP2024512037A - How to determine the current glucose level in the transport fluid - Google Patents

How to determine the current glucose level in the transport fluid Download PDF

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Abstract

本発明は、生物の輸送流体、特に血液中の現在のグルコース値を連続的に判定するための方法であって、a)前記輸送流体を取り囲む組織内の時間的に離間した組織グルコース値について、センサを使用して少なくとも2つの測定値を含む一連の測定値を測定するステップと、b)線形関数または非線形関数の形態の測定モデルに基づいて、前記センサの一連の測定値から測定ノイズ値を考慮して前記組織グルコース値を判定するステップと、c)プロセスノイズ値を考慮して前記輸送流体中の現在のグルコース値を前記判定された組織グルコース値に割り当てるために使用される状態遷移モデルを提供するステップと、d)線形関数の形態の測定モデルの場合はカルマンフィルタを使用して、または、非線形関数の形態の測定モデルの場合は拡張カルマンフィルタを使用して、前記提供された状態遷移モデルおよび前記判定された組織グルコース値の近似に基づいて、前記輸送流体中の前記現在のグルコース値を推定するステップと、を含む方法に関する。The present invention is a method for continuously determining current glucose values in a transport fluid, particularly blood, of an organism, comprising: a) temporally spaced tissue glucose values in tissues surrounding said transport fluid; b) determining a measurement noise value from the series of measurements of said sensor based on a measurement model in the form of a linear or non-linear function; c) determining the tissue glucose value taking into account process noise values; and c) a state transition model used to assign the current glucose value in the transport fluid to the determined tissue glucose value taking into account process noise values. d) using a Kalman filter in the case of a measurement model in the form of a linear function or using an extended Kalman filter in the case of a measurement model in the form of a non-linear function; estimating the current glucose value in the transport fluid based on an approximation of the determined tissue glucose value.

Description

本発明は、生物の輸送流体、特に、血液中の現在のグルコース値を連続的に判定する方法に関する。 The present invention relates to a method for continuously determining the current glucose value in a biological transport fluid, in particular blood.

さらに、本発明は、生物の輸送流体、特に、血液中の現在のグルコース値を連続的に判定するための装置に関する。 Furthermore, the invention relates to a device for continuously determining the current glucose value in a biological transport fluid, in particular blood.

また、本発明は、生物の輸送流体、特に、血液中の現在のグルコース値を連続的に判定するための評価装置に関する。 The invention also relates to an evaluation device for continuously determining the current glucose value in a biological transport fluid, in particular blood.

さらに、本発明は、コンピュータ上で実行されると、生物の輸送流体、特に、血液中の現在のグルコース値を連続的に判定する方法を実行させる命令を記憶するための不揮発性コンピュータ可読媒体に関する。 Furthermore, the present invention relates to a non-volatile computer readable medium for storing instructions that, when executed on a computer, cause the method to continuously determine the current glucose level in a transport fluid of a living organism, in particular blood. .

本発明は、輸送流体中の現在のグルコース値を判定するための任意の方法に適用可能であるが、本発明は、生物における血中グルコース濃度に関連して説明される。 Although the invention is applicable to any method for determining current glucose values in a transport fluid, the invention will be described in relation to blood glucose concentrations in living organisms.

連続グルコースモニタリングのためのシステムは、CGM-連続グルコースモニタリングとしても知られており、生物、特に、ヒトにおける血中グルコース濃度BGを判定するために知られるようになった。
CGMシステムでは、間質組織グルコース濃度IGは、例えば、1~5分毎に自動的に測定される。
特に、糖尿病患者は、患者が1日に4~10回血中グルコース値を手動で判定する自己モニタリング処置SMBGとしても知られる自己モニタリング処置と比較して、測定を著しく高い頻度で行うことができるので、CGMシステムの恩恵を受ける。
これにより、患者が眠っている間に、自動評価および警告信号を患者に送信することが可能になり、患者の重大な健康状態を回避するのに役立つ。
Systems for continuous glucose monitoring, also known as CGM--continuous glucose monitoring, have become known for determining the blood glucose concentration BG in living organisms, especially humans.
In a CGM system, interstitial tissue glucose concentration IG is automatically measured, for example, every 1 to 5 minutes.
In particular, diabetic patients can take measurements significantly more frequently compared to self-monitoring procedures, also known as SMBG, where patients manually determine their blood glucose levels 4 to 10 times a day. , benefit from the CGM system.
This allows automatic assessment and warning signals to be sent to the patient while he or she is sleeping, helping to avoid critical health conditions for the patient.

一方では、既知のCGMシステムは、電気化学プロセスに基づいている。
このようなCGMシステムは、例えば、国際公開第2006/017358号に記載されている。
さらに、光学CGMシステムは、例えば、グルコース値に依存する蛍光が使用され、参照により本明細書に組み込まれるドイツ特許出願公開第10 2015 101 847号明細書から知られるようになった。
どちらのタイプのCGMシステムも、間質組織グルコース濃度を測定する。
On the one hand, known CGM systems are based on electrochemical processes.
Such a CGM system is described, for example, in WO 2006/017358.
Furthermore, optical CGM systems have become known, for example, from German Patent Application No. 10 2015 101 847, in which glucose value-dependent fluorescence is used, which is incorporated herein by reference.
Both types of CGM systems measure interstitial tissue glucose concentrations.

組織グルコース濃度または間質グルコース濃度IGは、血中グルコース濃度(以下、BGと略す)とは異なることも知られている。
非特許文献Basu,Ananda他著の「Time lag of glucose from intravascular to interstitial compartments in humans」(Diabetes(2013):DB-131132)に記載されているように、例えば、食物または栄養の摂取を通じて、または、インスリンの投与時に、血中グルコースレベルに強い影響が生じた後に、大きなずれが存在する。
このずれは、血液を取り囲む組織における拡散プロセスによって引き起こされ、その結果、IG値は、BG値に時間遅れを伴って追従し、減衰され、これは、例えば、非特許文献Rebrin、Kerstin他著の「Subcutaneous glucose predicts plasma glucose independent of insulin:implications for continuous monitoring」(American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism 277.3(1999):E561-E571)に記載されている。
It is also known that tissue glucose concentration or interstitial glucose concentration IG is different from blood glucose concentration (hereinafter abbreviated as BG).
Non-patent literature “Time lag of glucose from intravascular to interstitial compartments in humans” by Basu, Ananda et al. (Diabetes (2013): DB-131132) as described, e.g. through the intake of food or nutrients, or , upon administration of insulin, there is a large deviation after a strong effect on blood glucose levels.
This shift is caused by diffusion processes in the tissues surrounding the blood, so that the IG values follow the BG values with a time delay and are attenuated, as described, for example, in Rebrin, Kerstin et al. “Subcutaneous glucose predicts plasma glucose independent of insulin: implications for continuous monitoring” (American Journal) of Physiology-Endocrinology and Metabolism 277.3 (1999): E561-E571).

一方では、血液BGにおける、他方では、周囲の組織IGにおける、2つのグルコース濃度間で述べられる減衰および時間遅延に起因して、例えば、指から抽出された一滴の血液による血中グルコース濃度および一滴の血液中のグルコース濃度の手動判定を使用するCGMシステムの較正は、外部測定装置を使用して判定され、著しい不正確さをもたらす。 Due to the decay and time delay mentioned between the two glucose concentrations, on the one hand in the blood BG and on the other hand in the surrounding tissue IG, for example, the blood glucose concentration due to a drop of blood extracted from a finger and a drop Calibration of CGM systems using manual determination of glucose concentrations in the blood, determined using external measurement devices, results in significant inaccuracies.

しかしながら、CGMシステムの正確な較正を達成するためには、組織グルコース濃度と血中グルコース濃度との間の前述の差を考慮に入れるか、または、推定しなければならない。
このために様々な方法が知られるようになった。非特許文献Keenan、D.Barry他著の「Delays in minimally invasive continuous glucose monitoring devices:a review of current technology.」(Journal of diabetes Science and technology 3.5(2009):1207-1214)から、較正に時間遅延グルコースシグナルを使用することが知られている。
さらに、非特許文献Knobbe、Edward J.およびBruce Buckingham他著の「The extended Kalman filter for continuous glucose monitoring.」(Diabetes technology&therapeutics 7.1(2005):15-27)から、カルマンフィルタによる血液と組織との間のグルコースの拡散プロセスの減衰および時間遅延を補償することが知られている。
However, in order to achieve accurate calibration of the CGM system, the aforementioned differences between tissue and blood glucose concentrations must be taken into account or estimated.
Various methods have become known for this purpose. Non-Patent Literature Keenan, D. Barry et al., “Delays in minimally invasive continuous glucose monitoring devices: a review of current technology.” (2009): 1207-1214) using a time-delayed glucose signal for calibration. It is known.
Furthermore, non-patent literature Knobbe, Edward J. and “The extended Kalman filter for continuous glucose monitoring.” by Bruce Buckingham et al. 5): From 15-27), the decay and time of the diffusion process of glucose between blood and tissue by Kalman filter It is known to compensate for delays.

しかしながら、ここでの問題は、現在のグルコース値の連続的な判定のためのモバイル装置が、限られたコンピューティングおよびエネルギーリソースを有することである。
現在のグルコース値を判定するために、限られたエネルギーと相まって比較的少量の計算能力しか利用できず、その結果、以前から知られている方法は、モバイル装置上で実行することができず、または、短時間しか実行することができず、その有用性は、大幅に制限される。
However, the problem here is that mobile devices for continuous determination of current glucose values have limited computing and energy resources.
To determine the current glucose value, only a relatively small amount of computing power is available, coupled with limited energy, and as a result, previously known methods cannot be implemented on mobile devices; Or it can only be performed for a short time, severely limiting its usefulness.

国際公開第2006/017358号パンフレットInternational Publication No. 2006/017358 pamphlet ドイツ特許出願公開第10 2015 101 847号明細書German Patent Application No. 10 2015 101 847

Basu,Ananda他著「Time lag of glucose from intravascular to interstitial compartments in humans」(Diabetes(2013):DB-131132)“Time lag of glucose from intravascular to interstitial compartments in humans” by Basu, Ananda et al. (Diabetes (2013): DB-131132) Rebrin、Kerstin他著「Subcutaneous glucose predicts plasma glucose independent of insulin:implications for continuous monitoring」(American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism 277.3(1999):E561-E571)Rebrin, Kerstin et al., “Subcutaneous glucose predicts plasma glucose independent of insulin: implications for continuous monitoring” (American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism 277.3 (1999): E561-E571) Keenan、D.Barry他著「Delays in minimally invasive continuous glucose monitoring devices:a review of current technology.」(Journal of diabetes Science and technology 3.5(2009):1207-1214)Keenan, D. Barry et al., “Delays in minimally invasive continuous glucose monitoring devices: a review of current technology.” (Journal of Diab etes Science and Technology 3.5 (2009): 1207-1214) Knobbe、Edward J.およびBruce Buckingham他著「The extended Kalman filter for continuous glucose monitoring.」(Diabetes technology&therapeutics 7.1(2005):15-27)Knobbe, Edward J. and Bruce Buckingham et al., “The extended Kalman filter for continuous glucose monitoring.” (Diabetes technology & therapy 7.1 (2005) ):15-27)

したがって、本発明の目的は、より少ないリソースおよびより簡単な実装で、血液中のグルコース値のより正確な判定を可能にする方法、装置および評価装置を特定することである。 The aim of the invention is therefore to identify a method, a device and an evaluation device that allow a more accurate determination of glucose values in the blood with fewer resources and simpler implementation.

本発明のさらなる目的は、代替方法、代替装置、および、代替の評価装置を特定することである。 A further object of the invention is to identify alternative methods, alternative devices and alternative evaluation devices.

本発明のさらなる目的は、間質組織グルコース濃度の測定値に基づく生物における血中グルコース濃度に関する改善された判定を伴う装置、および、評価装置を提供することである。 A further object of the invention is to provide a device and an evaluation device with improved determination of blood glucose concentration in an organism based on measurements of interstitial tissue glucose concentration.

本発明は、生物の輸送流体、特に、血液中の現在のグルコース値を連続的に判定するための方法によって、上述の目的を解決し、この方法は、
a)前記輸送流体を取り囲む組織内の時間的に離間した組織グルコース値について、センサを使用して少なくとも2つの測定値を含む一連の測定値を測定するステップと、
b)線形関数または非線形関数の形態の測定モデルに基づいて、前記一連の測定値から測定ノイズ値を考慮して前記組織グルコース値を判定するステップと、
c)プロセスノイズ値を考慮して前記輸送流体中の現在のグルコース値を前記判定組織グルコース値に割り当てるために使用される状態遷移モデルを提供するステップと、
d)線形関数の形態の測定モデルの場合はカルマンフィルタを使用して、または、非線形関数の形態の測定モデルの場合は拡張カルマンフィルタを使用して、前記状態遷移モデルおよび前記組織グルコース値の近似に基づいて、前記輸送流体中の前記現在のグルコース値を推定するステップと、を含む。
The present invention solves the above-mentioned object by a method for continuously determining the current glucose value in a transport fluid of an organism, in particular blood, which method comprises:
a) using a sensor to measure a series of at least two measurements of temporally spaced tissue glucose values in tissue surrounding the transport fluid;
b) determining the tissue glucose value from the series of measurements, taking into account measurement noise values, based on a measurement model in the form of a linear or non-linear function;
c) providing a state transition model used to assign current glucose values in the transport fluid to the determined tissue glucose values taking into account process noise values;
d) based on the approximation of said state transition model and said tissue glucose value using a Kalman filter in the case of a measurement model in the form of a linear function or using an extended Kalman filter in the case of a measurement model in the form of a non-linear function; estimating the current glucose value in the transport fluid.

さらに、本発明は、請求項1~請求項15のいずれか一項に記載の方法を実施するのに適した、生物の輸送流体、特に、血液中の現在のグルコース値を連続的に推定するための装置によって上述の目的を達成し、
一連の測定値を測定するように設計された、プローブ、特に、ポリマー光ファイバプローブによって輸送流体を取り囲む組織内の蛍光を測定するためのセンサと、
前記輸送流体を取り囲む組織内の組織グルコース値に対して時間的に離間した少なくとも2つの測定値と、
状態遷移モデルを提供するように設計された提供装置であって、状態遷移モデルが、プロセスノイズ値を考慮して、判定された組織グルコース値に輸送流体中のグルコース値を割り当てるために、また、線形関数または非線形関数の形態の測定モデルを提供するために使用され、センサの組織グルコース値からの測定値を提供する測定モデルが、測定ノイズ値を考慮して割り当てられる、提供装置と、
測定モデルに基づいて、判定された一連の測定値を使用して組織グルコース値を判定するように、また、線形関数の形態の測定モデルの場合にはカルマンフィルタを使用して、または、非線形関数の形態の測定モデルの場合には拡張カルマンフィルタを使用して、提供された状態遷移モデルおよび判定された組織グルコース値の近似に基づいて、輸送流体中の現在のグルコース値を推定するように設計された評価装置とを含む。
Furthermore, the invention provides a method for continuously estimating the current glucose value in a transport fluid of an organism, in particular blood, suitable for carrying out the method according to any one of claims 1 to 15. achieve the above objectives by means of a device for
a sensor for measuring fluorescence in the tissue surrounding the transport fluid by means of a probe, in particular a polymeric fiber optic probe, designed to measure a series of measurements;
at least two temporally spaced measurements of tissue glucose values in tissue surrounding the transport fluid;
A providing apparatus designed to provide a state transition model for assigning a glucose value in a transport fluid to a determined tissue glucose value taking into account a process noise value; a providing device used to provide a measurement model in the form of a linear or non-linear function, wherein the measurement model providing the measurement from the tissue glucose value of the sensor is assigned taking into account a measurement noise value;
Based on the measurement model, the determined set of measurements is used to determine the tissue glucose value, and also using a Kalman filter in the case of a measurement model in the form of a linear function, or using a Kalman filter in the case of a measurement model in the form of a linear function; Designed to estimate the current glucose value in the transport fluid based on the provided state transition model and an approximation of the determined tissue glucose value, using an extended Kalman filter in the case of the morphology measurement model. and an evaluation device.

さらに、本発明は、生物の輸送流体、特に、血液中の現在のグルコース値を連続的に推定するための評価装置で上述の目的を達成し、
一連の測定値を提供するためのセンサを接続するためのインターフェースであって、輸送流体を取り囲む組織内の組織グルコース値の少なくとも2つの測定値を含む、インターフェースと、
状態遷移モデルによって判定された組織グルコース値を、プロセスノイズ値を考慮に入れて、輸送流体中のグルコース値に割り当て、線形関数または非線形関数の形態の測定モデルを記憶するために使用され、測定モデルが、測定ノイズ値を考慮に入れて、センサの測定値を組織グルコース値に割り当てるために使用されるメモリと、
測定モデルに基づいて、一連の測定値を使用して組織グルコース値を判定するように、また、線形関数の形態の測定モデルの場合にはカルマンフィルタを使用して、または、非線形関数の形態の測定モデルの場合には拡張カルマンフィルタを使用して、状態遷移モデルおよび組織グルコース値の近似に基づいて、輸送流体中の現在のグルコース値を推定するように設計されたコンピューティングデバイスと、を含む。
Furthermore, the present invention achieves the above-mentioned object with an evaluation device for continuous estimation of the current glucose value in a transport fluid of a living organism, in particular blood;
an interface for connecting a sensor for providing a series of measurements, the interface comprising at least two measurements of tissue glucose values in tissue surrounding the transport fluid;
It is used to assign the tissue glucose value determined by the state transition model to the glucose value in the transport fluid, taking into account the process noise value, and to store the measurement model in the form of a linear or nonlinear function, the measurement model a memory used to assign sensor measurements to tissue glucose values, taking into account measurement noise values;
Based on the measurement model, a series of measurements is used to determine the tissue glucose value, and also using a Kalman filter in the case of a measurement model in the form of a linear function, or a measurement in the form of a non-linear function. and a computing device designed to estimate a current glucose value in the transport fluid based on the state transition model and the approximation of the tissue glucose value using an extended Kalman filter in the case of the model.

さらに、本発明は、コンピュータ上で実行されると、請求項1~請求項15のいずれか一項に記載の方法を実行するのに適した、生物の輸送流体、特に、血液中の現在のグルコース値の連続的な推定のための方法を実行させる命令を記憶するためのコンピュータ可読媒体によって上述の目的を達成し、
a)輸送流体を取り囲む組織内の時間的に離間した組織グルコース値について、センサを使用して少なくとも2つの測定値を含む一連の測定値を測定するステップと、
b)線形関数または非線形関数の形態の測定モデルに基づいて、前記センサ一連の測定値から測定ノイズ値を考慮して前記組織グルコース値を判定するステップと、
c)プロセスノイズ値を考慮して前記輸送流体中の現在のグルコース値を前記判定された組織グルコース値に割り当てるために使用される状態遷移モデルを提供するステップと、
d)線形関数の形態の測定モデルの場合はカルマンフィルタを使用して、または、非線形関数の形態の測定モデルの場合は拡張カルマンフィルタを使用して、状態遷移モデルおよび組織グルコース値の近似に基づいて、輸送流体中の現在のグルコース値を推定するステップと、を含む。
Furthermore, the present invention provides a method for carrying out the present invention in biological transport fluids, in particular blood, which, when executed on a computer, is suitable for carrying out the method according to any one of claims 1 to 15. Achieving the above objects by a computer readable medium for storing instructions for carrying out a method for continuous estimation of glucose values;
a) using a sensor to measure a series of at least two measurements of temporally spaced tissue glucose values in tissue surrounding the transport fluid;
b) determining the tissue glucose value from the sensor series of measurements based on a measurement model in the form of a linear or non-linear function, taking into account measurement noise values;
c) providing a state transition model used to assign current glucose values in the transport fluid to the determined tissue glucose values taking into account process noise values;
d) based on a state transition model and an approximation of tissue glucose values using a Kalman filter in the case of a measurement model in the form of a linear function or using an extended Kalman filter in the case of a measurement model in the form of a non-linear function; estimating a current glucose value in the transport fluid.

すなわち、生物における血中グルコース濃度を推定する方法が提案されている。
これは、以下の手順ステップを有する。
That is, a method for estimating blood glucose concentration in living organisms has been proposed.
This has the following procedural steps.

第1の方法ステップでは、測定値の連続が、1つまたは複数のセンサによって、生物の組織の間質組織グルコース値の時間的に離間した少なくとも2つのセンサの測定値で記録される。 In a first method step, a series of measurements is recorded by one or more sensors with at least two temporally spaced sensor measurements of interstitial tissue glucose values in a tissue of the organism.

さらなるステップでは、センサの測定値と組織グルコース値との間の関係の測定値またはセンサモデルが提供され、組織グルコース値と血中グルコース値との間の関係のモデルを含む1つまたは複数の状態遷移モデルが提供される。 In a further step, a measurement or sensor model of the relationship between the sensor measurements and the tissue glucose value is provided, and one or more states comprising a model of the relationship between the tissue glucose value and the blood glucose value. A transition model is provided.

さらなる方法ステップでは、生物の血中グルコース値が、状態遷移モデルおよび組織グルコース値の近似に基づく推定値によって定量化され、推定は、線形関数の形態の測定モデルの場合には、カルマンフィルタを使用して、または、非線形関数の形態の測定モデルの場合には、拡張カルマンフィルタを使用して実行されることが不可欠である。 In a further method step, the blood glucose value of the organism is quantified by an estimate based on a state transition model and an approximation of the tissue glucose value, the estimate using a Kalman filter in the case of a measurement model in the form of a linear function. Alternatively, in the case of measurement models in the form of nonlinear functions, it is essential to perform using an extended Kalman filter.

カルマンフィルタは、最小分散を有する不偏かつ一貫した推定器である。
これらの推定特性のために、カルマンフィルタは、最適な線形フィルタである。
同様に、最小二乗を最小化する他の(再帰的)線形推定器とは、対照的に、カルマンフィルタは、相関ノイズ成分に関する問題の処理を可能にする。
The Kalman filter is an unbiased and consistent estimator with minimal variance.
Because of these estimated properties, the Kalman filter is an optimal linear filter.
Similarly, in contrast to other (recursive) linear estimators that minimize least squares, Kalman filters allow processing of problems involving correlated noise components.

拡張カルマンフィルタは、上述したカルマンフィルタの非線形拡張である。
拡張カルマンフィルタは、非線形関数に基づいて非線形問題を線形問題で解析的に近似する。
The extended Kalman filter is a nonlinear extension of the Kalman filter described above.
The extended Kalman filter analytically approximates a nonlinear problem with a linear problem based on a nonlinear function.

この場合、評価装置は、例えば、行列のトレースなどの最適化された計算のために設計された、コンピュータ、集積回路などとすることができる。
装置および/または評価装置は、例えば、バッテリ、充電式バッテリなどの効率的な動作を維持する独立したエネルギー源を有するポータブル装置として設計することができ、したがって、バッテリ動作を可能な限り長く可能にするために、本発明の一実施形態による方法を実行するためのエネルギー消費を可能な限り少なくし、ユーザ体験を向上させる。
特に、省電力プロセッサ、回路、スイッチング回路、インターフェース、特に、無線インターフェースなどをこの目的のために使用することができる。
本方法の実施態様は、そのパラメータに関して、例えば、下にある装置または評価装置に関して、例えば、評価ホライズンおよび/またはノイズホライズン、ランダムサンプルの範囲、線形関数または非線形関数などに関して適合させることができ、これについては一方では、十分な精度を達成し、他方では、長い実行時間を達成するために以下で説明する。
In this case, the evaluation device can be, for example, a computer, an integrated circuit, etc. designed for optimized calculations such as matrix tracing.
The device and/or the evaluation device can be designed as a portable device with an independent energy source that maintains efficient operation, e.g. a battery, a rechargeable battery, thus allowing battery operation for as long as possible. In order to achieve this, the energy consumption for performing the method according to an embodiment of the invention is as low as possible and the user experience is improved.
In particular, power saving processors, circuits, switching circuits, interfaces, in particular wireless interfaces, etc. can be used for this purpose.
Embodiments of the method can be adapted with respect to its parameters, e.g. with respect to the underlying device or evaluation device, e.g. with respect to the evaluation horizon and/or noise horizon, the range of random samples, linear or non-linear functions, etc. This will be explained below in order to achieve sufficient accuracy on the one hand and long execution times on the other hand.

実施形態で達成することができる可能な利点の1つは、時間およびコンピュータリソースの観点から効率的な方法で輸送流体、特に、血液中の現在のグルコース値を推定できることである。
別の利点は、特定のセンサモデルおよび/または状態遷移モデルに制限がないため、既知の方法と比較して、柔軟性が大幅に向上することである。
さらなる利点は、現在のグルコース値の精度が高まるだけでなく、過去のグルコース値も同時に改善されることである。
One of the possible advantages that can be achieved with the embodiments is that the current glucose value in the transport fluid, in particular the blood, can be estimated in an efficient manner in terms of time and computer resources.
Another advantage is that there is no restriction on specific sensor models and/or state transition models, which greatly increases flexibility compared to known methods.
A further advantage is that not only the accuracy of the current glucose value is increased, but also the past glucose values are improved at the same time.

本発明の他の特徴、利点、および他の実施形態は、以下に記載されるか、または、それによって明らかになるであろう。 Other features, advantages, and other embodiments of the invention are described or will become apparent from the following description.

本発明によれば、推定された現在のグルコース値の経時的な経過、特に、その経時的な変化率に応じて変化する複数の状態遷移モデルが提供される。
これは、現在のグルコース値の効率的かつ同時に正確な判定を可能にする。
According to the present invention, a plurality of state transition models are provided that change depending on the course of the estimated current glucose value over time, particularly its rate of change over time.
This allows efficient and at the same time accurate determination of current glucose values.

さらに、本発明によれば、少なくとも2つの状態遷移モデルが提供され、1つは、一定のグルコース濃度に基づき、1つは、グルコース濃度の一定の変化に基づき、および/または、1つは、以前のグルコース濃度の加重和に基づく。
これにより、状態遷移モデルをグルコース値の動態に基づいて適合させることができるため、現在のグルコース値を資源効率的な方法で判定することが可能になる。
これにより、グルコース値が上昇または下降するときに、血液中のグルコース値を過大評価または過小評価することが回避される。
Furthermore, according to the invention, at least two state transition models are provided, one based on a constant glucose concentration, one based on a constant change in glucose concentration, and/or one based on a constant change in glucose concentration. Based on a weighted sum of previous glucose concentrations.
This allows the state transition model to be adapted based on the dynamics of glucose values, thereby allowing current glucose values to be determined in a resource efficient manner.
This avoids overestimating or underestimating the glucose value in the blood when it rises or falls.

さらに、本発明によれば、測定値は、少なくとも1つのフィルタ関数によってフィルタリングされ、センサの誤差、特に、測定誤差は、少なくとも1つのフィルタ関数によって抑制される。
フィルタ関数を使用して、欠陥のある測定値、例えば、測定値のセンサエラーまたは外れ値を簡単な方法で選別することができ、すなわち、それらは、現在のグルコース値のさらなる計算では、考慮されない。
Furthermore, according to the invention, the measured values are filtered by at least one filter function, and the errors of the sensor, in particular the measurement errors, are suppressed by the at least one filter function.
Using the filter function, defective measurements, e.g. sensor errors or outliers in the measurements, can be screened out in a simple way, i.e. they are not taken into account in the further calculation of the current glucose value. .

さらに、本発明によれば、少なくとも1つの測定ノイズ値が、定期的に調整される。
これは、一方では、現在のグルコース値が十分に正確であることを確実にするために、他方では、現在のグルコース値の精度の向上に反映されない、または、わずかにしか反映されない不必要な調整または更新を回避するために、それぞれの測定ノイズ値が効率的に、特に、規則的な間隔で調整されることを確実にする。
Furthermore, according to the invention, at least one measurement noise value is adjusted periodically.
This is necessary, on the one hand, to ensure that the current glucose value is sufficiently accurate, and on the other hand, to avoid unnecessary adjustments that do not reflect, or only slightly reflect, an increase in the accuracy of the current glucose value. or ensuring that the respective measurement noise values are adjusted efficiently, in particular at regular intervals, in order to avoid updates.

さらに、本発明によれば、少なくとも1つの測定ノイズ値を適合させるために、測定ノイズ値の分散が測定値のランダムサンプルを使用して判定され、特に、分散が推定される。
これに関する可能な利点は、測定ノイズ値を効率的に調整できることである。
Furthermore, according to the invention, in order to adapt the at least one measurement noise value, the variance of the measurement noise value is determined using a random sample of the measurement values, and in particular the variance is estimated.
A possible advantage in this regard is that the measurement noise value can be adjusted efficiently.

さらに、本発明によれば、統計的検定、特に、Kolmogorov-Smirnov検定を使用して、帰無仮説(ランダムサンプルが測定ノイズ値の判定された分散を有する平均自由ガウス分布に従う)が棄却されないかどうかがチェックされる。
可能な利点の1つは、測定ノイズ値を簡単な方法で適合させることを可能にすることである。
Furthermore, according to the invention, statistical tests, in particular the Kolmogorov-Smirnov test, are used to determine whether the null hypothesis (that the random sample follows a mean free Gaussian distribution with a determined variance of the measured noise values) is not rejected. It will be checked whether
One possible advantage is that it makes it possible to adapt the measurement noise value in a simple way.

さらに、本発明によれば、帰無仮説が棄却される限り、測定値の少なくとも1つのさらなるサンプルについて測定ノイズ値の分散が判定される。
可能な利点は、測定ノイズ値を調整する効率的な方法であることである。
Furthermore, according to the invention, the variance of the measurement noise values is determined for at least one further sample of the measurement values, as long as the null hypothesis is rejected.
A possible advantage is that it is an efficient way to adjust the measurement noise value.

さらに、本発明によれば、特にNISテストを使用して、少なくとも1つのフィルタ関数を使用して測定値に外れ値がないかがチェックされ、外れ値として判定された測定値が破棄される。
可能な利点は、現在のグルコース値の判定の精度がさらに向上することである。
Furthermore, according to the invention, the measured values are checked for outliers using at least one filter function, in particular using the NIS test, and measured values determined as outliers are discarded.
A possible advantage is that the accuracy of the determination of the current glucose value is further improved.

さらに、本発明によれば、少なくとも1つのフィルタ関数が、指定された限界値を超えるおよび/または下回る測定値がないかをチェックするために使用され、その後、限界値を超えるおよび/または下回る測定値が破棄される。
これは、測定値に外れ値がないかをチェックする特に簡単な方法を表す。
Furthermore, according to the invention, at least one filter function is used to check for measurements exceeding and/or below specified limit values; Value is discarded.
This represents a particularly simple way of checking measurements for outliers.

さらに、本発明によれば、少なくとも所定の数、特に時間的に連続する2つの以前の測定値が測定誤差として棄却された場合、外れ値として判定されなかった現在の測定値が、それにもかかわらず、測定誤差として棄却される。
これは、すべての条件または限界値が満たされたときにのみ終了したと見なされる測定システムの障害が想定されることを意味する。
これについて可能なメリットは、現在のグルコース値を判定する精度をさらに向上させることである。
Furthermore, according to the invention, if at least a predetermined number, in particular two temporally consecutive previous measurement values, have been rejected as measurement errors, the current measurement value, which was not determined as an outlier, nevertheless Therefore, it is rejected as a measurement error.
This means that failures of the measurement system are assumed to be considered terminated only when all conditions or limit values are met.
A possible benefit of this is to further improve the accuracy of determining the current glucose value.

さらに、本発明によれば、状態遷移モデルは、輸送流体から周囲の組織へのグルコースの拡散プロセスに関する時間依存性モデリングのための拡散モデルを含む。
特に、拡散定数に基づく拡散モデルを使用すると、輸送流体、特に、血液中のグルコース値と組織グルコース値との間の減衰および時間遅延を簡単かつ計算集約度の低い方法でモデリングすることが可能である。
Furthermore, according to the invention, the state transition model includes a diffusion model for time-dependent modeling of the diffusion process of glucose from the transport fluid into the surrounding tissue.
In particular, using diffusion models based on diffusion constants, it is possible to model transport fluids, in particular the decay and time delay between glucose values in blood and tissue glucose values, in a simple and less computationally intensive way. be.

さらに、本発明によれば、いくつかの以前の測定値が、「カルマン固定間隔平滑器」によってフィルタリングされる。
これについて可能なメリットは、過去の読み取り値が平滑化され、血中グルコース値の変化率が改善され、現在のグルコース値の読み取りが改善されることである。
Furthermore, according to the invention, several previous measurements are filtered by a "Kalman fixed interval smoother".
A possible benefit of this is that past readings are smoothed, the rate of change of blood glucose values is improved, and current glucose readings are improved.

さらに、本発明によれば、「カルマン固定間隔平滑器」が使用される場合、それは、順方向および逆方向に実行され、順方向パスでカルマンフィルタリングが行われ、逆方向パスでRTSフィルタおよび/またはMBFフィルタが使用される。
これによって、「カルマン固定間隔平滑器」の効率的な適用が可能になる。
非線形測定モデルの場合、RTSフィルタまたは「拡張RTSフィルタ」によって、定常状態遷移モデルを使用するときの計算労力が低減される。
MBFフィルタによって、非定常状態遷移モデルの計算労力が低減される。
Furthermore, according to the invention, if a "Kalman fixed interval smoother" is used, it is performed in forward and reverse directions, with Kalman filtering in the forward pass and RTS filter and/or in the reverse pass. Or an MBF filter is used.
This allows efficient application of the "Kalman fixed interval smoother".
For nonlinear measurement models, RTS filters or "enhanced RTS filters" reduce computational effort when using steady-state transition models.
The MBF filter reduces the computational effort of the unsteady state transition model.

さらに、本発明によれば、血糖濃度の傾向が、いくつかのカテゴリを使用して、特に、少なくとも7つのカテゴリを使用して分類される。
したがって、血糖の傾向または将来の経過を簡単かつ効率的な方法でユーザに表示することができる。
Furthermore, according to the invention, the trends in blood glucose concentration are classified using several categories, in particular using at least seven categories.
Therefore, the trend or future course of blood sugar can be displayed to the user in a simple and efficient manner.

本発明のさらなる重要な特徴および利点は、従属請求項、図面、および、図面に基づく図に関連する説明から生じる。 Further important features and advantages of the invention result from the dependent claims, the drawing and the description with reference to the drawings.

上記の特徴および以下でさらに説明される特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、それぞれの場合で指定された組み合わせだけでなく、他の組み合わせで、または、単独でも使用できることは言うまでもない。 It goes without saying that the features mentioned above and those further explained below can be used not only in the combinations specified in each case, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the invention.

本発明の実施形態が図面に示され、以下の説明においてより詳細に説明される。
方程式、仮定、解方法などのすべての変換ステップは、本発明の範囲から逸脱することなく別々に使用することができる。
Embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the description below.
All transformation steps such as equations, assumptions, solution methods, etc. can be used separately without departing from the scope of the invention.

本発明の一実施形態による方法のステップを概略的に示す図である。1 schematically depicts the steps of a method according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の一実施形態によるカルマンフィルタおよびカルマン平滑器を使用した場合の血糖の経時的な経過を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the course of blood sugar over time when using a Kalman filter and a Kalman smoother according to an embodiment of the present invention. 傾向推定を伴う本発明の一実施形態によるカルマンフィルタおよびカルマン平滑器を使用した場合の血糖の経時的な経過を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the course of blood glucose over time using a Kalman filter and Kalman smoother according to an embodiment of the invention with trend estimation;

図1は、生物の輸送流体、特に、血液中の現在のグルコース値を特に連続的に判定して、線形関数の形態の測定モデルの場合は、少なくとも1つのカルマンフィルタの使用に基づいて、または、非線形関数の形態の測定モデルの場合は、少なくとも1つの拡張カルマンフィルタを使用して、血液中のグルコース濃度を判定する方法のステップを詳細に示す。 FIG. 1 shows that the current glucose value in the transport fluid of the organism, in particular the blood, is determined in particular continuously and, in the case of a measurement model in the form of a linear function, based on the use of at least one Kalman filter, or In the case of a measurement model in the form of a non-linear function, the steps of a method for determining the glucose concentration in blood using at least one extended Kalman filter are detailed.

この手順は、以下のステップを含む。 This procedure includes the following steps.

第1のステップS1では、センサを使用して、輸送流体を取り囲む組織内の組織グルコース値について時間的に離間した少なくとも2つの測定値を含む一連の測定値を判定する。 In a first step S1, a sensor is used to determine a series of measurements comprising at least two temporally spaced measurements of tissue glucose values in tissue surrounding the transport fluid.

さらなるステップS2では、線形関数または非線形関数の形態の測定モデルに基づいて、判定された一連の測定値を使用して組織グルコース値が判定され、測定モデルは、少なくとも1つの測定ノイズ値を考慮して、センサの測定値を組織グルコース値に割り当てるために使用される。 In a further step S2, a tissue glucose value is determined using the determined set of measurements based on a measurement model in the form of a linear or non-linear function, the measurement model taking into account at least one measurement noise value. and is used to assign sensor readings to tissue glucose values.

さらなるステップS3では、少なくとも1つの状態遷移モデルが提供され、少なくとも1つの状態遷移モデルは、少なくとも1つのプロセスノイズ値を考慮して、判定された組織グルコース値に輸送流体中の少なくとも1つのグルコース値を割り当てるために使用される。 In a further step S3, at least one state transition model is provided, the at least one state transition model adjusting the determined tissue glucose value to the at least one glucose value in the transport fluid, taking into account at least one process noise value. used to allocate.

さらなるステップS4では、現在のグルコース値が、線形関数の形態の測定モデルの場合には、少なくとも1つのカルマンフィルタ、または、非線形関数の形態の測定モデルの場合には、少なくとも1つの拡張カルマンフィルタを使用して、少なくとも1つの提供された状態遷移モデルおよび判定された組織グルコース値の近似に基づいて推定される。 In a further step S4, the current glucose value is determined using at least one Kalman filter in the case of a measurement model in the form of a linear function or at least one extended Kalman filter in the case of a measurement model in the form of a non-linear function. are estimated based on at least one provided state transition model and an approximation of the determined tissue glucose value.

本発明のさらなる実施形態を、図2および図3を参照して、異なるフィルタの使用、外れ値の識別なども参照して詳細に説明する。
それぞれの特徴は、全体的または部分的に互いに組み合わせることができる。
Further embodiments of the invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3, also with reference to the use of different filters, identification of outliers, etc.
The respective features can be combined with each other in whole or in part.

以下、カルマンフィルタの適用について説明する。 Application of the Kalman filter will be explained below.

カルマンフィルタは、ガウス分布測定およびプロセスノイズを有する動的変数の推定器である。
さらに、各状態がその前の状態のみに依存するMarkov特性が必要とされる。
Kalman filter is an estimator of dynamic variables with Gaussian distribution measurements and process noise.
Furthermore, a Markov property is required in which each state depends only on its previous state.

任意の状態ベクトル

Figure 2024512037000002
は、システム行列F、前の状態ベクトルxおよび定義されたプロセスノイズwによるものである。 arbitrary state vector
Figure 2024512037000002
is due to the system matrix F k , the previous state vector x k and the defined process noise w k .

Figure 2024512037000003
Figure 2024512037000003

さらに、これは、測定ベクトル

Figure 2024512037000004
Figure 2024512037000005
測定ノイズの共分散には、以下が適用される。
Figure 2024512037000006
フィルタは、第1の予測ステップおよび第2のイノベーションステップの2つのステップからなる。 Furthermore, this is the measurement vector
Figure 2024512037000004
Figure 2024512037000005
The following applies to the measurement noise covariance:
Figure 2024512037000006
The filter consists of two steps: a first prediction step and a second innovation step.

1)予測ステップ:

Figure 2024512037000007
2)イノベーションステップ:
Figure 2024512037000008
1) Prediction step:
Figure 2024512037000007
2) Innovation step:
Figure 2024512037000008

組織糖の動態、すなわち、血管周囲の組織中の糖濃度の変化は、血液からのグルコースの拡散によって影響を受ける。
血糖動態のモデリングは、食物摂取またはインスリン濃度などの制御変数が知られていないため、不確実性を使用したモデリングによって実行される。
Tissue glucose dynamics, ie, changes in sugar concentration in tissues surrounding blood vessels, are influenced by the diffusion of glucose from the blood.
Modeling of blood glucose dynamics is performed by modeling with uncertainty, as control variables such as food intake or insulin concentration are not known.

簡単な可能性は、一定の血糖濃度を仮定して血糖をモデリングすることである。

Figure 2024512037000009
A simple possibility is to model blood glucose assuming a constant blood glucose concentration.
Figure 2024512037000009

次いで、血糖濃度の変化を、プロセスの不確実性wを用いてモデル化する。
摂食による血糖濃度の上昇やインスリンの投与/放出による低下などの外乱が血糖変化に影響すると仮定して、本発明の一実施形態では、一定の血糖変化に基づくモデルを用いて血糖濃度の変化を行う。

Figure 2024512037000010
および
Figure 2024512037000011
The change in blood glucose concentration is then modeled using the process uncertainty w.
Assuming that disturbances such as increases in blood glucose concentration due to feeding or decreases due to administration/release of insulin affect blood glucose changes, one embodiment of the present invention uses a model based on constant blood glucose changes to calculate changes in blood glucose concentrations. I do.
Figure 2024512037000010
and
Figure 2024512037000011

外乱は、血糖変化のプロセス誤差wによってモデル化される。 The disturbance is modeled by the process error w of blood sugar change.

Figure 2024512037000012
Figure 2024512037000013
をもたらす。
Figure 2024512037000012
Figure 2024512037000013
bring about.

プロセスノイズが無相関であり、ホワイトノイズが違反しているという仮定がある場合、モデルは、要件を再び満たすように拡張することができる。
現在のプロセスノイズ値が過去のプロセスノイズ値と相関する場合、マルコフ特性に違反する。
If the assumption is that process noise is uncorrelated and white noise is violated, the model can be extended to meet the requirements again.
If the current process noise value correlates with past process noise values, the Markov property is violated.

血糖動態の説明では、血糖変化は、急激には起こらないが、血糖の低下や上昇が一定期間を越えると顕著になるため、このようなことになる。

Figure 2024512037000014
Figure 2024512037000015
でもたらされる。 According to the explanation of blood sugar dynamics, changes in blood sugar do not occur suddenly, but this is because the drop or rise in blood sugar becomes noticeable over a certain period of time.
Figure 2024512037000014
Figure 2024512037000015
brought about by

本発明のさらなる実施形態では、血糖の動態は、次数pの自己回帰モデル(ARモデル)を使用して計算することができる。

Figure 2024512037000016
が行われる。
現在値は、以前の値の加重和によってモデル化される。
ここで、このモデリングは、各状態がその前の状態にのみ依存する状態のマルコフ特性によるカルマンフィルタの要件と矛盾することに留意されたい。 In a further embodiment of the invention, blood glucose dynamics may be calculated using an autoregressive model (AR model) of order p.
Figure 2024512037000016
will be held.
The current value is modeled by a weighted sum of previous values.
Note here that this modeling contradicts the requirement of a Kalman filter with Markov properties of states where each state depends only on its previous state.

Figure 2024512037000017
Figure 2024512037000018
Figure 2024512037000017
Figure 2024512037000018

Figure 2024512037000019
定血中グルコース変化モデルに対応する。
Figure 2024512037000019
Corresponds to the constant blood glucose change model.

血液中の血糖の周囲組織への、次いで、組織からセンサへの拡散プロセスをモデル化するために、本発明の一実施形態では、血液から組織への、次いで、センサへのグルコースの拡散プロセスは、プロセスを直列回路として考慮することによって要約される。

Figure 2024512037000020
To model the diffusion process of blood glucose in the blood to the surrounding tissue and then from the tissue to the sensor, in one embodiment of the invention, the diffusion process of glucose from the blood to the tissue and then to the sensor is , is summarized by considering the process as a series circuit.
Figure 2024512037000020

これにより、センサ内のグルコースの濃度gおよび時定数τは、血液から組織液へのおよび組織液からセンサへのグルコースの拡散の時定数の和からなる。 Thereby, the concentration of glucose in the sensor g s and the time constant τ consist of the sum of the time constants of the diffusion of glucose from the blood to the tissue fluid and from the tissue fluid to the sensor.

サンプリングΔtによる時間離散公式は、行列指数関数を以下に適用することによって得られる。

Figure 2024512037000021
The time-discrete formula with sampling Δt is obtained by applying the matrix exponential function as follows.
Figure 2024512037000021

Figure 2024512037000022
Figure 2024512037000023
Figure 2024512037000022
Figure 2024512037000023

全体状態ベクトル

Figure 2024512037000024
Figure 2024512037000025
Figure 2024512037000026
Figure 2024512037000027
overall state vector
Figure 2024512037000024
Figure 2024512037000025
Figure 2024512037000026
Figure 2024512037000027

組織グルコース値を判定するために、センサの測定値は、少なくとも1つの測定ノイズ値を考慮して、測定モデルを使用して線形関数または非線形関数の形態の測定モデルに基づく一連の測定値を使用して組織グルコース値に割り当てられる。
本発明の実施形態による、線形関数または非線形関数に基づく様々な測定モデルが、この目的のために利用可能である。
To determine the tissue glucose value, the sensor measurements use a series of measurements based on a measurement model in the form of a linear or non-linear function using the measurement model, taking into account at least one measurement noise value. and assigned to tissue glucose values.
Various measurement models based on linear or non-linear functions are available for this purpose, according to embodiments of the invention.

線形測定モデルの場合、感度eおよびオフセットoを伴う。

Figure 2024512037000028
Figure 2024512037000029
に基づく非線形測定モデルを使用する場合、拡張カルマンフィルタが使用される。
この目的のために、測定行列Hは、一次テイラー多項式
Figure 2024512037000030
によって近似することができ、式中、
Figure 2024512037000031
および
Figure 2024512037000032
である。 For a linear measurement model, it involves a sensitivity e and an offset o.
Figure 2024512037000028
Figure 2024512037000029
When using a nonlinear measurement model based on , an extended Kalman filter is used.
For this purpose, the measurement matrix H k is a first-order Taylor polynomial
Figure 2024512037000030
It can be approximated by, where,
Figure 2024512037000031
and
Figure 2024512037000032
It is.

連続する測定データ、いわゆる、連続するグルコースモニタリングデータ(略して、CGMデータ)から血糖を推定する際の1つの問題は、例えば、食物摂取またはインスリンの効果に起因する血糖の変化が、10分を超える時間遅延後に組織液においてのみ顕著になることである。
一方で、これは、生理学的理由によるものである。
他方で、組織液がセンサに拡散して測定されるまでには、さらなる時間が必要である。
結果として、血糖が増加すると、推定値は、最初に遅れ、次いで、組織糖にも変化がある場合、非常に急激に上昇し、これは、非生理学的挙動を表す。
One problem in estimating blood sugar from continuous measurement data, so-called continuous glucose monitoring data (abbreviated CGM data), is that changes in blood sugar due to food intake or the effects of insulin, for example, may occur over a period of 10 minutes. It is only noticeable in interstitial fluids after a time delay of more than 30 minutes.
On the one hand, this is due to physiological reasons.
On the other hand, additional time is required for the interstitial fluid to diffuse into the sensor and be measured.
As a result, when blood sugar increases, the estimate first lags and then rises very rapidly if there is also a change in tissue sugar, which represents a non-physiological behavior.

一定期間にわたって、食べた食物およびインスリンの投与に応じて、インスリンが効果を発揮するまで血糖は、ほぼ一定に上昇する。
この変化は、そこから血糖がほぼ一定の割合で減少するまで減少する。
健常者の場合、このプロセスは、身体の制御ループのために容易に予測することができる。
糖尿病患者の場合、これは、インスリンの投与、すなわち、特に、時点および有効時間などのインスリン特異的パラメータを知らずに判定することはできない。
Over a period of time, depending on the food eaten and the administration of insulin, blood sugar rises almost constantly until insulin takes effect.
This change decreases from there until blood sugar decreases at a nearly constant rate.
In healthy individuals, this process is easily predictable due to the body's control loops.
In the case of diabetics, this cannot be determined without knowing the administration of insulin, i.e., insulin-specific parameters such as time point and effective time, among others.

血中グルコース値の変化における別の変化は、インスリンが弱まると起こる。
また、この時点は、インスリンの量、作用持続時間などに関する追加の知識を用いてのみ判定することができる。
これにより、一定の血糖変化を伴う動的モデルが得られ、血糖が上昇すると血糖が有意に過大評価され、血糖が低下すると対応する過小評価がもたらされる。
Another change in blood glucose levels occurs when insulin weakens.
Also, this point can only be determined using additional knowledge regarding the amount of insulin, duration of action, etc.
This results in a dynamic model with constant blood glucose changes, where increasing blood glucose results in a significant overestimation of blood glucose and decreasing blood glucose results in a corresponding underestimation.

効果は、動的モデル間で制御された方法で変更することによって低減することができる。 The effect can be reduced by changing between dynamic models in a controlled manner.

例えば、本発明の一実施形態では、特定のパラメータに応じて、プロセスノイズに起因する不確実性のモデリングを伴う一定の変化率(cROC)モデルと一定の血中グルコースモデル(cBG)との間で前後に切り替えることが可能である。

Figure 2024512037000033
For example, in one embodiment of the present invention, depending on certain parameters, between a constant rate of change (cROC) model with modeling of uncertainty due to process noise and a constant blood glucose model (cBG). It is possible to switch back and forth.
Figure 2024512037000033

cBZ動的モデルは、事前定義可能な低血糖値BZに達しない場合、または、血糖濃度が上昇し(ROC>0)、血糖上限BZを超える場合に選択される。 The cBZ dynamic model is selected if a predefinable hypoglycemic value BZ u is not reached or if the blood glucose concentration increases (ROC>0) and exceeds the upper blood glucose limit BZ o .

本発明の一実施形態では、血糖含有量の推定をさらに改善するために、平均値およびガウス分布がないと仮定される測定ノイズの連続的な調整が行われる。
これにより、異なるセンサ間の分散およびセンサの経年劣化を考慮に入れることが可能になる。
分散の調整または更新は、現在のグルコース値に関する推定の質の変化、特に、改善に直接つながる。
しかしながら、測定ノイズ値が過小評価される場合、これは、非常にノイズの多い測定信号をもたらし、誤った測定値をもたらす。
一方、測定ノイズ値の推定値が高すぎたり、プロセスノイズの推定値が低すぎたりすると、推定に時間遅れが生じ、現在のグルコース値の判定精度も低下する。
In one embodiment of the invention, continuous adjustment of the measurement noise, which is assumed to be free of mean values and Gaussian distributions, is performed to further improve the estimation of blood glucose content.
This makes it possible to take into account the dispersion between different sensors and the aging of the sensors.
Adjustment or updating of the variance directly leads to a change, in particular an improvement, in the quality of the estimate regarding the current glucose value.
However, if the measurement noise value is underestimated, this results in a very noisy measurement signal, leading to erroneous measurements.
On the other hand, if the estimated value of the measurement noise value is too high or the estimated value of the process noise is too low, a time delay will occur in the estimation, and the accuracy of determining the current glucose value will also decrease.

本発明の一実施形態では、この目的のために分散の下限値が最初に判定される。
これは、物理的および技術的考慮から生じる測定システムの最小分散に対応する。
測定分散の初期値は、予想測定分散に基づいて設定される。
In one embodiment of the invention, a lower bound of the variance is first determined for this purpose.
This corresponds to the minimum dispersion of the measurement system resulting from physical and technical considerations.
The initial value of the measurement variance is set based on the expected measurement variance.

測定ノイズ値の分散を判定するために、N個の測定値および関連するフィルタリングされた測定値からなる一連の測定値からのノイズが最初に計算される。

Figure 2024512037000034
これにより、測定値は、カルマン平滑器によってフィルタリングされる。
次いで、有意水準αでのコルモゴロー-スミルノー検定を使用して、サンプルが平均値
Figure 2024512037000035
定分散σνが続く。 To determine the variance of the measurement noise values, the noise from a set of N measurements and associated filtered measurements is first calculated.
Figure 2024512037000034
Thereby, the measured values are filtered by a Kalman smoother.
The Kolmogorow-Smirnow test at significance level α is then used to determine whether the sample has the mean value
Figure 2024512037000035
followed by constant variance σ ν .

分散は、名前付きサンプルのサンプル分散によってテスト結果から独立するようになり、

Figure 2024512037000036
となり、式中、dfは、フィルタリングの自由度の数である。 The variance is now independent of the test result by the sample variance of the named samples,
Figure 2024512037000036
where df is the number of degrees of freedom for filtering.

コルモゴロー-スミルノー検定の帰無仮説が有意水準αで棄却されると、(次の)N個の測定値のノイズが判定され、帰無仮説がもはや棄却されなくなるまで分散がサンプルのサンプル分散に置き換えられる。 When the null hypothesis of the Kolmogorow-Smirnow test is rejected at the significance level α, the noise of the (next) N measurements is determined and the variance is replaced by the sample variance of the sample until the null hypothesis is no longer rejected. It will be done.

別の実施形態では、測定値の外れ値が検出される。
いわゆる、「二乗正規化イノベーション値」、略して、NIS値(一貫性推定)を使用して、外れ値を検出することができる。
これは、「二乗正規化イノベーション」(NIS)をテストする

Figure 2024512037000037
であり、
Figure 2024512037000038
この目的のために、特に、有意水準αでの片側χ検定
Figure 2024512037000039
が実行される(dim[z]=1およびα=0,05はr=7,88である)。 In another embodiment, outliers in the measurements are detected.
The so-called "squared normalized innovation value", or NIS value (consistency estimate) for short, can be used to detect outliers.
This tests "Normalized Innovation Squared" (NIS)
Figure 2024512037000037
and
Figure 2024512037000038
For this purpose, in particular, a one-sided χ2 test at significance level α
Figure 2024512037000039
is executed (dim[z]=1 and α=0,05 with r=7,88).

モデルエラー、例えば、血糖上昇が組織シグナルにも現れる場合の強い増加も、限界値を超えることにつながる可能性があり、その結果、測定値は、NISテストによって外れ値として誤って認識される。
その後、これらの値は、カルマンフィルタを通してフィルタリングされるが、これは、必須ではない。
Model errors, for example a strong increase in the case where elevated blood sugar also appears in the tissue signal, can also lead to exceeding the limit value, with the result that the measured value is incorrectly recognized as an outlier by the NIS test.
These values are then filtered through a Kalman filter, but this is not required.

したがって、本発明の一実施形態では、測定値が特定の限界値を下回った場合および/または超えた場合にのみ測定値が外れ値として識別されるように、測定信号をチェックすることもできる。
測定値のこのような外れ値は、例えば、温度の大きな変化によって顕著になる圧力変動によって引き起こされる誤った測定に基づいている。
Accordingly, in an embodiment of the invention, the measurement signal may also be checked such that a measurement value is identified as an outlier only if it falls below and/or exceeds a certain limit value.
Such outliers in the measurements are based on erroneous measurements caused, for example, by pressure fluctuations that become noticeable with large changes in temperature.

本発明の一実施形態では、いくつかの連続する誤った測定値も判定することができる。 In one embodiment of the invention, several consecutive erroneous measurements may also be determined.

これらを識別するために、以下の手順を使用することができる。
if(i>1)
i=0;
break;
else if(measuredvalues(k)< lower_limit | measuredvalues(k)> upper_limit)

Figure 2024512037000040
i=0;
continue;
else
i++;
break; To identify these, the following procedure can be used.
if(i>1)
i=0;
break;
else if (measuredvalues(k)< lower_limit | measuredvalues(k)> upper_limit)
Figure 2024512037000040
i=0;
continue;
else
i++;
break;

これにより、モデル記述が悪いために測定値を不必要に選別したり、限界値条件を満たさないがカルマンフィルタの整合性が保証されている測定値を誤って選別したりすることがない。
これにより、それぞれの限界値の制限的な選択が可能になる。
言い換えれば、モデルの不確実性に起因して、外れ値として誤って分類された測定値の数を減らすことができる。
This prevents unnecessarily selecting measured values due to poor model description, or erroneously selecting measured values that do not satisfy the limit value condition but for which Kalman filter consistency is guaranteed.
This allows a restrictive selection of the respective limit values.
In other words, the number of measurements incorrectly classified as outliers due to model uncertainty can be reduced.

本発明の一実施形態では、次の方法、すなわち、NIS外れ値検定が陰性であるが少なくとも2つの以前の測定値が測定誤差(i>1)として分類された場合、システムは、誤動作していると仮定され、限界値が満たされたときにのみ超過していると見なされる方法が使用される。 In one embodiment of the invention, the system malfunctions if the NIS outlier test is negative but at least two previous measurements are classified as measurement errors (i>1). A method is used in which it is assumed that the limit value is met and is considered exceeded only when the limit value is met.

本発明の一実施形態では、限界値条件が満たされるが、少なくとも2つの以前の測定値が測定誤差として分類された場合、現在の測定値が選別される。
これにより、緩和プロセスを考慮に入れることができる。
ただし、上記の方法によるカウンタiは、再び、0に設定される。
In one embodiment of the invention, the current measurement value is filtered if the limit value condition is met, but at least two previous measurements are classified as measurement errors.
This allows relaxation processes to be taken into account.
However, the counter i according to the above method is set to 0 again.

本発明の一実施形態では、BG-IG動態を近似することによって、算術演算の数が削減される。
予測の共分散は、対称的であるため、9つのエントリのうち6つを判定すれば十分であり、これは、追加の算術演算を節約できることを意味する。
In one embodiment of the invention, the number of arithmetic operations is reduced by approximating the BG-IG dynamics.
Since the covariance of the predictions is symmetric, it is sufficient to determine 6 out of 9 entries, which means that additional arithmetic operations can be saved.

本発明の一実施形態では、状態遷移行列、測定行列、ならびに、プロセスノイズおよび測定ノイズ値の共分散行列がある期間にわたって一定である場合、この場合には、予測の共分散行列が反対に収束するため、計算労力を低減することができる。
中間行列要素の変化が限界値を下回る場合、アルゴリズムは、状態および測定値予測ならびに更新された状態を計算することに縮小される。
このようにして、状態の予測ステップおよびイノベーションステップのみがステップごとに実行されなければならない。
In one embodiment of the invention, if the state transition matrix, the measurement matrix, and the covariance matrices of the process noise and measurement noise values are constant over a period of time, then in this case the covariance matrix of the prediction converges inversely. Therefore, calculation effort can be reduced.
If the change in the intermediate matrix elements is below a limit value, the algorithm is reduced to calculating state and measurement predictions and updated states.
In this way, only the state prediction step and the innovation step have to be performed step by step.

ここでは、いわゆる、「カルマン固定間隔平滑器」の形態の拡張カルマンフィルタは、過去の測定値をフィルタリングするために使用される。 Here, an extended Kalman filter in the form of a so-called "Kalman fixed interval smoother" is used to filter the past measurements.

血中グルコースの変化率ROCを計算し、推定結果を改善する上での可能なメリットに加えて、過去の値をフィルタリングすることは、データをグラフ表示に使用できるというメリットも有することができる。
カルマンフィルタの測定ノイズ値に応じて、血糖信号は、比較的ノイズが多く、これは、非生理学的である(図2の曲線101)。
これは、パラメータのより控えめな設定、すなわち、測定ノイズ値の分散によってのみ、低減することができる。
しかしながら、これは、追加の時間遅延をもたらす。
しかしながら、カルマン平滑器を使用することにより、追加の時間遅延なしに滑らかな血糖信号(図2の曲線102)を提供することができる。
In addition to the possible benefits in calculating the rate of change ROC of blood glucose and improving the estimation results, filtering past values can also have the benefit of allowing the data to be used in a graphical display.
Depending on the measurement noise value of the Kalman filter, the blood glucose signal is relatively noisy, which is non-physiological (curve 101 in FIG. 2).
This can only be reduced by a more conservative setting of the parameters, ie a variance of the measurement noise values.
However, this introduces additional time delays.
However, by using a Kalman smoother, a smooth blood glucose signal (curve 102 in FIG. 2) can be provided without additional time delay.

「カルマン固定間隔平滑器」は、この間隔の測定値から、長さTの固定された過去の間隔における状態を推定する。
それらは、「ベイズ最適平滑化」方程式の解に基づいており、2パスフィルタからなり、順方向パスは、カルマンフィルタに対応する。
2パスフィルタの逆方向の実行における長さTの間隔における平滑化された状態の計算

Figure 2024512037000041
記憶される。 The "Kalman fixed interval smoother" estimates the state at a fixed past interval of length T from the measurements of this interval.
They are based on the solution of the "Bayesian optimal smoothing" equation and consist of a two-pass filter, the forward pass corresponding to a Kalman filter.
Computation of the smoothed state at intervals of length T in the backward execution of the two-pass filter
Figure 2024512037000041
be remembered.

本発明の一実施形態では、Rauch-Tung-Striebel(RTS)平滑フィルタをこの目的のために使用することができる。 In one embodiment of the invention, a Rauch-Tung-Striebel (RTS) smoothing filter may be used for this purpose.

RTSフィルタは、すべてのn-T<k<nについて計算される以下のフィルタ式、すなわち、

Figure 2024512037000042
Figure 2024512037000043
に基づき、
Figure 2024512037000044
は、予測の現在の推定値および共分散に対応する。 The RTS filter has the following filter formula calculated for all n-T<k<n, namely:
Figure 2024512037000042
Figure 2024512037000043
Based on
Figure 2024512037000044
corresponds to the current estimate and covariance of the prediction.

Figure 2024512037000045
ある。
Figure 2024512037000045
be.

さらなる実施形態では、拡張Rauch-Tung-Striebel(ERTS)平滑器を非線形測定モデルに使用することができる。 In further embodiments, an extended Rauch-Tung-Striebel (ERTS) smoother may be used for the nonlinear measurement model.

さらなる実施形態では、Modified Bryson Frazier(MBF)平滑器を使用することができる。
これは、また、逆方向の実行における平滑化のために順方向の実行におけるカルマンフィルタの結果を使用する。

Figure 2024512037000046
合、計算労力は、大幅に少なくなる。 In further embodiments, a Modified Bryson Frazier (MBF) smoother may be used.
It also uses the results of the Kalman filter in the forward run for smoothing in the backward run.
Figure 2024512037000046
In this case, the computational effort is significantly less.

MBFフィルタに必要な計算ステップは、

Figure 2024512037000047
Figure 2024512037000048
Figure 2024512037000049
Figure 2024512037000050
Figure 2024512037000051
The calculation steps required for MBF filter are:
Figure 2024512037000047
Figure 2024512037000048
Figure 2024512037000049
Figure 2024512037000050
Figure 2024512037000051

特に、MBFフィルタは、非線形関数の形態の測定モデルと共に使用することができる。
測定モデルは、一次テイラー多項式

Figure 2024512037000052
を使用して近似され、式中、
Figure 2024512037000053
および
Figure 2024512037000054
である。 In particular, MBF filters can be used with measurement models in the form of nonlinear functions.
The measurement model is a first-order Taylor polynomial
Figure 2024512037000052
is approximated using, where,
Figure 2024512037000053
and
Figure 2024512037000054
It is.

血糖を可能な限り正確に推定することは、較正ならびに医師によるデータの評価に関連する。
カルマン平滑器による血糖推定の最適化は、血糖のオーバーシュートおよびアンダーシュートを減少させ、これは、そうでなければ、高血糖状態および低血糖状態が著しく過大評価されるため、高血糖状態および低血糖状態の分析に関連する(図3参照)。
Estimating blood sugar as accurately as possible involves calibration as well as evaluation of the data by a physician.
Optimization of blood glucose estimation by Kalman smoother reduces blood glucose overshoot and undershoot, which would otherwise significantly overestimate hyperglycemic and hypoglycemic states. Related to the analysis of blood sugar status (see Figure 3).

血中グルコースデータの自己モニタリング、すなわち、血中グルコース自己測定SMBGを使用してシステム全体を較正する場合、推定誤差は、センサパラメータの識別不良につながるため、血中グルコース値の正確な推定も関連する。
例えば、SMBG値および対応する血中グルコース値の推定値を用いた1点較正の場合

Figure 2024512037000055
る。
Figure 2024512037000056
らす。 When using self-monitoring of blood glucose data, i.e. blood glucose self-measurement SMBG to calibrate the whole system, accurate estimation of blood glucose values is also relevant, since estimation errors lead to poor identification of sensor parameters. do.
For example, for a one-point calibration using an estimate of the SMBG value and the corresponding blood glucose value.
Figure 2024512037000055
Ru.
Figure 2024512037000056
Ras.

カルマン平滑器をオンラインで使用すること、すなわち、データの既知の後処理と比較してカルマン平滑器を連続的に使用することの可能な利点の1つは、計算効率である。
カルマンフィルタの最後のT個の結果は、カルマン平滑器に必要である。
カルマン平滑器を使用する後処理の場合、これらは、再度判定されるか、または、完全に記憶されなければならない。
正規化されたアンフォールディングなどの他のよく知られた方法は、著しく計算コストが高い。
One of the possible advantages of using the Kalman smoother online, i.e. using the Kalman smoother continuously compared to known post-processing of data, is computational efficiency.
The last T results of the Kalman filter are needed for the Kalman smoother.
In the case of post-processing using the Kalman smoother, these have to be re-determined or completely stored.
Other well-known methods such as normalized unfolding are significantly computationally expensive.

例えば、食物摂取またはインスリンに起因する血糖レベルの変化の場合、すなわち、動的モデルが状態を変化させる時間が大まかにしか再現できない場合、結果としてより大きな推定誤差も生じる。
このデータを使用して、過去mΔt=10分にわたる平均血中グルコース変化を推定する。

Figure 2024512037000057
これは、非生理学的な値およびノイズの多い結果をもたらす可能性がある。
カルマン平滑器を使用した過去の値の改善された推定のおかげで、現在の血糖変化のより正確な推定を行うことができる。
血中グルコース値の変化ROCは、現在のKF血中グルコース推定値とフィルタリングされたKS血中グルコース値mサンプリングステップバックとの間の差から生じる。
Figure 2024512037000058
For example, in the case of changes in blood sugar levels due to food intake or insulin, i.e. when the dynamic model can only roughly reproduce the time of change of state, larger estimation errors also result.
This data is used to estimate the average blood glucose change over the past mΔt=10 minutes.
Figure 2024512037000057
This can lead to non-physiological values and noisy results.
Thanks to the improved estimation of past values using the Kalman smoother, a more accurate estimation of current blood glucose changes can be made.
The blood glucose value change ROC results from the difference between the current KF blood glucose estimate and the filtered KS blood glucose value m sampling step back.
Figure 2024512037000058

現在の血糖変化は、矢印記号によってユーザに対して視覚化される。
分割は、例えば、5つまたは7つのグループで行われる(表および図3を参照)。

Figure 2024512037000059
Current blood sugar changes are visualized to the user by arrow symbols.
The division is done, for example, in groups of 5 or 7 (see table and FIG. 3).
Figure 2024512037000059

一方で、記録された測定値200を、図3に示す。
カルマンフィルタを使用する血中グルコースプロファイル201とカルマン平滑器を使用する血中グルコースプロファイル202との比較は、フィルタリングされた信号を使用する変化率ROCの推定によって、分類の改善または傾向の改善が可能になることを示している(図3の参照番号203を参照)。
分類203の上段は、血糖プロファイル201に基づいており、分類203の中段は、血糖プロファイル202に基づいており、下段は、測定値201に基づいている。
測定値201は、静脈血糖値を表す。
これらは、ここでは、YSI 2300 Stat Plusメータを使用して測定される。
段203における丸で囲まれた矢印は、カルマン平滑器とカルマンフィルタの比較を使用した傾向のより正確な分類を示す。
Meanwhile, the recorded measurement values 200 are shown in FIG.
Comparison of blood glucose profile 201 using a Kalman filter and blood glucose profile 202 using a Kalman smoother allows for improved classification or improved trends by estimating the rate of change ROC using the filtered signal. (See reference numeral 203 in FIG. 3).
The upper part of the classification 203 is based on the blood sugar profile 201, the middle part of the classification 203 is based on the blood sugar profile 202, and the lower part is based on the measured value 201.
Measured value 201 represents the venous blood sugar level.
These are measured here using a YSI 2300 Stat Plus meter.
The circled arrow in stage 203 indicates a more accurate classification of trends using a comparison of Kalman smoothers and Kalman filters.

要約すると、本発明の実施形態の少なくとも1つは、以下の利点および/または特徴のうちの少なくとも1つを提供する。
-拡散プロセスをモデル化し、線形関数の形態の測定モデルの場合は少なくとも1つのカルマンフィルタを使用して、または、非線形関数の形態の測定モデルの場合は少なくとも1つの拡張カルマンフィルタを使用して、少なくとも1つの提供された状態遷移モデルおよび判定された組織グルコース値の近似に基づいて現在のグルコース値を推定することによる、時間遅延の補償。
-測定信号における外れ値に対するロバスト性。
-ゆっくりと変化するモデルパラメータの適応。
-効率的な実装により低い計算労力での高い精度を保証。
-血中グルコースの時間および計算上効率的な推定。
-モデルパラメータの適応。
-制限を導入することによる推定のロバスト性の向上。
-測定モデルに関する柔軟性、例えば、線形センサモデルおよび非線形センサモデルの両方を使用することができ、必要に応じてこれらを切り替えることができる。
-限られたバッテリ寿命を保護するための低い計算労力。
-SMGB測定値に基づく改善されたシステム較正。
In summary, at least one embodiment of the invention provides at least one of the following advantages and/or features.
- modeling the diffusion process, using at least one Kalman filter in the case of a measurement model in the form of a linear function or using at least one extended Kalman filter in the case of a measurement model in the form of a non-linear function; Compensation for time delays by estimating current glucose values based on two provided state transition models and an approximation of the determined tissue glucose values.
- Robustness to outliers in the measured signal.
- Adaptation of slowly changing model parameters.
- Efficient implementation ensures high accuracy with low computational effort.
- Time and computationally efficient estimation of blood glucose.
- Adaptation of model parameters.
- Improving the robustness of estimation by introducing constraints.
- Flexibility regarding measurement models, eg being able to use both linear and non-linear sensor models and switching between them as required.
- Low computational effort to protect limited battery life.
- Improved system calibration based on SMGB measurements.

以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、様々に変形することができる。 Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to these and can be modified in various ways.

101 ・・・血中グルコースカルマンフィルタ
102 ・・・血糖カルマン平滑器
200 ・・・読み取った測定値
201 ・・・カルマンフィルタを用いた血中グルコース値の経過
202 ・・・カルマン平滑器を用いた血中グルコース値の経過
203 ・・・分類/傾向
S1~S4 ・・・方法ステップ
101... Blood glucose Kalman filter 102... Blood sugar Kalman smoother 200... Read measured value 201... Progress of blood glucose value using Kalman filter 202... Blood glucose level using Kalman smoother Glucose value progress 203...Classification/trend S1-S4...Method steps

Claims (18)

生物の輸送流体、特に、血液中の現在のグルコース値を連続的に推定するための方法であって、
a)前記輸送流体を取り囲む組織内の時間的に離間した組織グルコース値について、センサを使用して少なくとも2つの測定値を含む一連の測定値を測定するステップ(S1)と、
b)線形関数または非線形関数の形態の測定モデルに基づいて、前記センサの一連の測定値から測定ノイズ値を考慮して前記組織グルコース値を判定するステップ(S2)と、
c)プロセスノイズ値を考慮して前記輸送流体中の現在のグルコース値を前記判定された組織グルコース値に割り当てるために使用される状態遷移モデルを提供するステップ(S3)と、
d)線形関数の形態の測定モデルの場合はカルマンフィルタを使用して、または、非線形関数の形態の測定モデルの場合は拡張カルマンフィルタを使用して、前記提供された状態遷移モデルおよび前記判定された組織グルコース値の近似に基づいて、前記輸送流体中の前記現在のグルコース値を推定するステップ(S4)と、
を含む方法。
A method for continuously estimating current glucose values in a transport fluid of a living organism, in particular blood, comprising:
a) measuring a series of measurements comprising at least two measurements using a sensor for temporally spaced tissue glucose values in tissue surrounding the transport fluid;
b) determining the tissue glucose value from a series of measurements of the sensor, taking into account measurement noise values, based on a measurement model in the form of a linear or non-linear function;
c) providing (S3) a state transition model used to assign the current glucose value in the transport fluid to the determined tissue glucose value taking into account process noise values;
d) said provided state transition model and said determined tissue using a Kalman filter in the case of a measurement model in the form of a linear function or using an extended Kalman filter in the case of a measurement model in the form of a non-linear function. estimating the current glucose value in the transport fluid based on an approximation of the glucose value;
method including.
前記推定された現在のグルコース値の経時的な経過、特に、その経時的な変化率に応じて変化するいくつかの状態遷移モデルが提供されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 Method according to claim 1, characterized in that several state transition models are provided that vary depending on the course of the estimated current glucose value over time, in particular its rate of change over time. . 少なくとも2つの状態遷移モデルが提供され、1つは一定のグルコース濃度に基づき、1つはグルコース濃度の一定の変化に基づき、および/または、1つは以前のグルコース濃度の加重和に基づくことを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の方法。 At least two state transition models are provided, one based on a constant glucose concentration, one based on a constant change in glucose concentration, and/or one based on a weighted sum of previous glucose concentrations. 3. A method according to claim 1 or claim 2, characterized in that: 前記測定値が、少なくとも1つのフィルタ関数によってフィルタリングされ、
前記センサの誤差、特に、測定誤差が、前記フィルタ関数によって抑制されることを特徴とする、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の方法。
the measured value is filtered by at least one filter function;
4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that errors of the sensor, in particular measurement errors, are suppressed by the filter function.
前記測定ノイズ値が、定期的に調整されることを特徴とする、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の方法。 5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the measurement noise value is adjusted periodically. 前記測定ノイズ値を適合させるために前記測定ノイズ値の分散が、前記測定値のランダムサンプルを使用して判定され、特に、推定されることを特徴とする、請求項5に記載の方法。 6. Method according to claim 5, characterized in that the variance of the measurement noise value is determined, in particular estimated, using a random sample of the measurement values for adapting the measurement noise value. 統計的検定、特に、Kolmogorov-Smirnov検定を使用して、帰無仮説(前記サンプルが、前記測定ノイズ値の前記判定された分散を有する平均自由ガウス分布に従う)が棄却されないかどうかがチェックされることを特徴とする、請求項6に記載の方法。 A statistical test, in particular a Kolmogorov-Smirnov test, is used to check whether the null hypothesis (that the sample follows a mean free Gaussian distribution with the determined variance of the measured noise values) is not rejected. 7. Method according to claim 6, characterized in that. 前記帰無仮説が棄却される限り、測定値のさらなるサンプルについて前記測定ノイズ値の前記分散が判定されることを特徴とする、請求項7に記載の方法。 8. Method according to claim 7, characterized in that the variance of the measurement noise values is determined for further samples of measurement values as long as the null hypothesis is rejected. NISテストを使用して、前記フィルタ関数を使用して前記測定値に外れ値がないかがチェックされ、外れ値として判定された測定値が破棄されることを特徴とする、請求項4に記載の方法。 5. The method according to claim 4, wherein the filter function is used to check the measurements for outliers using a NIS test, and measurements determined as outliers are discarded. Method. 前記フィルタ関数を使用して前記測定値がチェックされ、指定された限界値を超えるまたは下回るかが判定され、その後、限界値を超えるまたは下回る測定値が破棄されることを特徴とする、請求項9に記載の方法。 4. The filter function is used to check the measured values to determine whether they exceed or fall below a specified limit value, after which measured values above or below the limit value are discarded. 9. 所定の数、特に、時間的に連続する2つの以前の測定値が測定誤差として以前に棄却された場合、外れ値として判定されなかった現在の測定値が、それにもかかわらず測定誤差として棄却されることを特徴とする、請求項10に記載の方法。 If a predetermined number, in particular two temporally consecutive previous measurements, were previously rejected as measurement errors, then the current measurement value, which was not determined as an outlier, is nevertheless rejected as a measurement error. 11. The method according to claim 10, characterized in that: 前記状態遷移モデルが、前記輸送流体から前記周囲の組織へのグルコースの拡散プロセスに関する時間依存性モデリングのための拡散モデルを含むことを特徴とする、請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の方法。 12. Any one of claims 1 to 11, characterized in that the state transition model comprises a diffusion model for time-dependent modeling of the diffusion process of glucose from the transport fluid into the surrounding tissue. The method described in. いくつかの以前の測定値が、カルマン固定間隔平滑器によってフィルタリングされることを特徴とする、請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の方法。 13. Method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that several previous measurements are filtered by a Kalman fixed interval smoother. 前記カルマン固定間隔平滑器が使用される場合、順方向および逆方向に実行され、順方向パスでカルマンフィルタリングが使用され、逆方向パスでRTSフィルタおよび/またはMBFフィルタが使用されることを特徴とする、請求項13に記載の方法。 When the Kalman fixed interval smoother is used, it is performed in forward and reverse directions, characterized in that in the forward pass Kalman filtering is used and in the reverse pass an RTS filter and/or an MBF filter is used. 14. The method according to claim 13. 血糖濃度の傾向が、カテゴリを使用して、少なくとも7つのカテゴリを使用して分類されることを特徴とする、請求項1から請求項14のいずれか一項に記載の方法。 15. A method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the trends in blood glucose concentration are classified using categories, using at least seven categories. 生物の輸送流体、特に、血液中の現在のグルコース値を連続的に推定するための、特に請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の方法を実行するための装置であって、
一連の測定値を判定するように設計された、プローブ、特に、ポリマー光ファイバプローブによって組織を取り囲む前記輸送流体中の蛍光を測定するためのセンサであって、前記輸送流体を取り囲む前記組織内の組織グルコース値に対して時間的に離間した少なくとも2つの測定値を含む、センサと、
状態遷移モデルを提供するように設計された提供装置であって、前記状態遷移モデルが、プロセスノイズ値を考慮して、前記判定された組織グルコース値に前記輸送流体中のグルコース値を割り当てるために、また、線形関数または非線形関数の形態の測定モデルを提供し、それにより、測定ノイズ値を考慮して、前記測定モデルによって、前記センサの測定値が前記組織グルコース値に割り当てられるために使用される、提供装置と、
前記測定モデルに基づいて、前記一連の測定値を使用して前記組織グルコース値を判定するように、また、線形関数の形態の測定モデルの場合にはカルマンフィルタを使用して、または、非線形関数の形態の測定モデルの場合には拡張カルマンフィルタを使用して、提供された状態遷移モデルおよび前記組織グルコース値の近似に基づいて、前記輸送流体中の前記現在のグルコース値を推定するように設計された評価装置と、を含む装置。
Apparatus, in particular for carrying out the method according to any one of claims 1 to 15, for continuously estimating the current glucose value in a transport fluid of a living organism, in particular blood, comprising:
A sensor for measuring fluorescence in said transport fluid surrounding tissue by means of a probe, in particular a polymeric fiber optic probe, designed to determine a series of measurements, said sensor for measuring fluorescence in said transport fluid surrounding said transport fluid; a sensor comprising at least two temporally spaced measurements for a tissue glucose value;
A providing apparatus designed to provide a state transition model for assigning a glucose value in the transport fluid to the determined tissue glucose value taking into account a process noise value. , also providing a measurement model in the form of a linear or non-linear function, whereby the measurement value of the sensor is used by the measurement model to be assigned to the tissue glucose value, taking into account measurement noise values. a providing device;
Based on the measurement model, the series of measurements is used to determine the tissue glucose value, and using a Kalman filter in the case of a measurement model in the form of a linear function, or using a Kalman filter in the case of a measurement model in the form of a linear function; designed to estimate the current glucose value in the transport fluid based on a provided state transition model and an approximation of the tissue glucose value using an extended Kalman filter in the case of a morphology measurement model; An evaluation device;
生物の輸送流体、特に、血液中の現在のグルコース値を連続的に推定するための評価装置であって、
一連の測定値を提供するためのセンサを接続するためのインターフェースであって、前記輸送流体を取り囲む組織内の組織グルコース値の異なる時間における少なくとも2つの測定値を含む、インターフェースと、
状態遷移モデルを記憶するためのメモリであって、前記状態遷移モデルが、前記状態遷移モデルによって判定された前記組織グルコース値を、プロセスノイズ値を考慮に入れて、前記輸送流体中のグルコース値に割り当て、線形関数または非線形関数の形態の測定モデルを記憶するために使用され、前記測定モデルが、測定ノイズ値を考慮に入れて、前記センサの測定値を前記組織グルコース値に割り当てるために使用されるメモリと、
前記記憶された測定モデルに基づいて、前記一連の測定値を使用して前記組織グルコース値を判定するように、また、線形関数の形態の測定モデルの場合にはカルマンフィルタを使用して、または、非線形関数の形態の測定モデルの場合には拡張カルマンフィルタを使用して、前記状態遷移モデルおよび前記組織グルコース値の近似に基づいて、前記輸送流体中の前記現在の前記グルコース値を推定するように設計されたコンピューティングデバイスと、を含む評価装置。
An evaluation device for continuously estimating the current glucose value in a transport fluid of a living organism, in particular blood, comprising:
an interface for connecting a sensor for providing a series of measurements, the interface comprising at least two measurements at different times of tissue glucose values in tissue surrounding the transport fluid;
a memory for storing a state transition model, the state transition model converting the tissue glucose value determined by the state transition model into a glucose value in the transport fluid, taking into account a process noise value; assignment, is used to store a measurement model in the form of a linear or non-linear function, said measurement model being used to assign said sensor measurements to said tissue glucose values, taking into account measurement noise values; memory and
determining the tissue glucose value using the series of measurements based on the stored measurement model and, in the case of a measurement model in the form of a linear function, using a Kalman filter; or designed to estimate the current glucose value in the transport fluid based on the state transition model and an approximation of the tissue glucose value using an extended Kalman filter in the case of a measurement model in the form of a non-linear function; an evaluation device including:
コンピュータ上で実行されると、生物の輸送流体、特に、血液中の現在のグルコース値を連続的に推定する方法を実行させる命令を記憶するための請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の方法を実行するのに適した、不揮発性のコンピュータ可読媒体であって、
a)センサによって、前記輸送流体を取り囲む組織内の組織グルコース値についての少なくとも2つの時間的に離間した測定値を含む一連の測定値を測定するステップと、
b)線形関数または非線形関数の形態の測定モデルに基づいて、前記一連の測定値を使用して前記組織グルコース値を判定するステップであって、前記測定モデルが、測定ノイズ値を考慮して、前記センサの測定値を組織グルコース値に割り当てるために使用される、ステップと、
c)状態遷移モデルを提供するステップであって、前記状態遷移モデルが、プロセスノイズ値を考慮して、前記判定された組織グルコース値を使用し、前記輸送流体中のグルコース値が、組織グルコース値に割り当てられる、ステップと、
d)線形関数の形態の測定モデルの場合はカルマンフィルタを使用して、または、非線形関数の形態の測定モデルの場合は拡張カルマンフィルタを使用して、前記状態遷移モデルおよび前記組織グルコース値の近似に基づいて、前記輸送流体中の前記現在のグルコース値を推定するステップと、を含む不揮発性のコンピュータ可読媒体。
16. Any one of claims 1 to 15 for storing instructions which, when executed on a computer, cause the method to perform a method for continuously estimating the current glucose value in a transport fluid of a living organism, in particular blood. a non-volatile computer-readable medium suitable for carrying out the method described in
a) measuring with a sensor a series of measurements comprising at least two temporally spaced measurements of tissue glucose values in tissue surrounding the transport fluid;
b) determining the tissue glucose value using the series of measurements based on a measurement model in the form of a linear or non-linear function, the measurement model taking into account measurement noise values; used to assign the sensor reading to a tissue glucose value;
c) providing a state transition model, wherein the state transition model uses the determined tissue glucose value, taking into account process noise values, and wherein the glucose value in the transport fluid is a tissue glucose value. a step that is assigned to
d) based on the approximation of said state transition model and said tissue glucose value using a Kalman filter in the case of a measurement model in the form of a linear function or using an extended Kalman filter in the case of a measurement model in the form of a non-linear function; estimating the current glucose value in the transport fluid.
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